Cycle Du Combustible Au Thorium: Construire des réacteurs nucléaires sans combustible à l'uranium

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce que le cycle du combustible au thorium

Le matériau fertile du cycle du combustible au thorium est un isotope du thorium appelé 232Th, et le cycle du combustible au thorium lui-même est une sorte de combustible nucléaire cycle. Dans le réacteur, le 232Th est converti en isotope artificiel fissile de l'uranium 233U, qui est ensuite utilisé comme combustible pour le réacteur nucléaire. Le thorium naturel, contrairement à l'uranium naturel, ne contient que d'infimes quantités de matière fissile, ce qui est insuffisant pour déclencher une réaction nucléaire en chaîne. Pour relancer le cycle du combustible, il faut soit plus de matière fissile, soit une autre source de neutrons. L'233U est créé lorsque le 232Th, qui est alimenté par du thorium, absorbe des neutrons dans un réacteur. Ceci est analogue au processus qui se produit dans les réacteurs surgénérateurs d'uranium, dans lesquels l'238U fertile est soumis à l'absorption de neutrons afin de produire du 239Pu fissile. L'233U produit soit fission in situ, soit extrait chimiquement de l'ancien combustible nucléaire et converti en nouveau combustible nucléaire, selon l'architecture du réacteur et le cycle du combustible. La fission in situ est la méthode la plus efficace.

Comment vous en bénéficierez

(I) Insights et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Cycle du combustible thorium

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Déchets radioactifs

Chapitre 4 : Matières fissiles

Chapitre 5 : Cycle du combustible nucléaire

Chapitre 6 : Combustible MOX

Chapitre 7 : Réacteur surgénérateur

Chapitre 8 : Uranium-238

Chapitre 9 : Amplificateur d'énergie

Chapitre 10 : Réacteur sous-critique

Chapitre 11 : Réacteur rapide intégré

Chapitre 12 : Matière fertile

Chapitre 13 : Uranium-233

Chapitre 14 : Plutonium-239

Chapitre 15 : Isotopes de l'uranium

Chapitre 16 : Isotopes du plutonium

Chapitre 17 : Matières nucléaires de qualité militaire

Chapitre 18 : Uranium-236

Chapitre 19 : Burnup

Chapitre 20 : Réacteur de thorium à fluorure liquide

Chapitre 21 : Transmutation nucléaire

(II) Répondre aux principales questions du public sur le cycle du combustible au thorium.

(III) Exemple du monde réel pour l'utilisation du cycle du combustible au thorium dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer, brièvement, 266 technologies émergentes dans chaque industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies du cycle du combustible au thorium.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type du cycle du combustible thorium.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 17 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Cycle du combustible au thorium Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un courriel à [e-mail] avec pour objet « Cycle du combustible au thorium : construire des réacteurs nucléaires sans combustible d’uranium », et vous recevrez un courriel contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur le « cycle du combustible au thorium », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens posent autour du mot-clé « cycle du combustible au thorium ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit vivant, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses aux nouvelles questions sur le « cycle du combustible au thorium », posées par des personnes, tout comme vous et moi, qui s’interrogent sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Cycle du combustible thorium », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de tête, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur le « cycle du combustible au thorium ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

La matière fertile dans le cycle du combustible au thorium est un isotope du thorium appelé 232Th, et le cycle du combustible au thorium lui-même est une sorte de cycle du combustible nucléaire. Dans le réacteur, le 232Th est converti en isotope fissile d’uranium artificiel 233U, qui est ensuite utilisé comme combustible pour le réacteur nucléaire. Le thorium naturel, contrairement à l’uranium naturel, ne contient que d’infimes quantités de matières fissiles, ce qui est insuffisant pour déclencher une réaction nucléaire en chaîne. Afin de relancer le cycle du combustible, il faut soit plus de matières fissiles, soit une autre source de neutrons. Le 233U est créé lorsque le 232Th, alimenté par le thorium, absorbe les neutrons dans un réacteur. Ceci est analogue au processus qui se produit dans les réacteurs surgénérateurs d’uranium, dans lesquels le 238U fertile est soumis à l’absorption de neutrons afin de produire du 239Pu fissile. Le 233U produit fission in situ ou est chimiquement retiré de l’ancien combustible nucléaire et converti en nouveau combustible nucléaire, selon l’architecture du réacteur et le cycle du combustible. La fission in situ est la méthode la plus efficace.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Réacteur rapide refroidi au plomb

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Déchets radioactifs

Chapitre 4 : Matières fissiles

Chapitre 5 : Cycle du combustible nucléaire

Chapitre 6 : Combustible MOX

Chapitre 7 : Surgénérateur

Chapitre 8 : Uranium 238

Chapitre 9 : Amplificateur d’énergie

Chapitre 10 : Réacteur sous-critique

Chapitre 5 : Réacteur rapide intégral

Chapitre 12 : Isotopes du plutonium

Chapitre 13 : Uranium 233

Chapitre 14 : Isotopes de l’uranium

Chapitre 15 : Isotopes du plutonium

Chapitre 16 : Isotopes de l’américium

Chapitre 17 : Matières nucléaires de qualité militaire

Chapitre 18 : Uranium 236

Chapitre 19 : Burnup

Chapitre 20 : Réacteur au fluorure de thorium liquide

Chapitre 21 : Transmutation nucléaire

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Réacteur rapide refroidi au plomb

Le plomb fondu ou un eutectique plomb-bismuth peut être utilisé comme caloporteur dans le réacteur rapide refroidi au plomb, qui est une sorte de réacteur nucléaire qui produit des neutrons rapides et utilise une conception refroidie au plomb.

Il est possible d’utiliser du plomb fondu ou un eutectique du plomb et du bismuth comme réfrigérant principal en raison du fait que le plomb, en particulier l’antimoine et le bismuth, dans une moindre mesure, ont une faible absorption des neutrons et des températures de fusion donc basses.

Les neutrons ont moins d’effet de ralentissement en raison de leurs interactions avec les noyaux lourds, ce qui signifie que les noyaux lourds ne sont pas des modérateurs de neutrons.

Contribuer au développement d’un réacteur à neutrons rapides de ce type.

En d’autres termes, chaque fois qu’un neutron entre en collision avec une autre particule d’une masse comparable (comme l’hydrogène dans un REP de réacteur à eau pressurisée), il a tendance à perdre une partie de son énergie cinétique.

En revanche, s’il entre en collision avec un atome considérablement plus lourd, comme le plomb, il sera détruit.

Cette énergie ne sera pas perdue puisque le neutron va simplement « rebondir ».

Cela est dû au liquide de refroidissement.

Cependant, remplir la fonction d’un réflecteur de neutrons, ramenant certains des neutrons qui s’échappaient dans le noyau.

L’uranium fertile en tant que métal est l’un des concepts de combustible dont l’utilisation est envisagée dans cette architecture de réacteur.

oxyde métallique ou nitrure métallique.

La convection naturelle est une méthode efficace pour refroidir les réacteurs rapides refroidis au plomb avec une capacité inférieure, tels que SSTAR.

Bien que les systèmes plus grands, tels qu’ELSY, utilisent la circulation forcée dans les opérations d’alimentation typiques, les conceptions plus petites utilisent la circulation naturelle.

Cependant, nous nous appuierons sur la circulation naturelle en cas d’urgence.

Il n’y a pas besoin d’intervention de l’opérateur, ni de toute forme de pompage pour soulager la chaleur qui était encore là dans le réacteur après qu’il ait été éteint.

La température du caloporteur à la sortie du réacteur est généralement comprise entre 500 et 600 °C, et peut-être plus de 800 °C avec des matériaux avancés pour les conceptions ultérieures.

Des températures supérieures à 800 ° C sont théoriquement suffisamment élevées pour soutenir la production thermochimique d’hydrogène à travers le cycle soufre-iode, malgré le fait qu’il n’y ait aucune preuve à l’appui.

Le principe est assez similaire à celui d’un réacteur rapide refroidi au sodium, et la majorité des réacteurs rapides à métal liquide ont utilisé du sodium plutôt que du plomb comme moyen de refroidissement. Il n’y a pas eu beaucoup de réacteurs refroidis au plomb construits, à l’exception de quelques réacteurs de sous-marins nucléaires construits par l’Union soviétique dans les années 1970, mais quelques conceptions refroidies au plomb sont envisagées pour les futurs réacteurs nucléaires.

La conception d’un réacteur refroidi au plomb a été proposée comme candidate pour un réacteur de génération IV. Des configurations modulaires avec des puissances nominales comprises entre 300 et 400 MWe et une grande centrale monolithique d’une puissance nominale de 1 200 MWe font partie des futures stratégies de déploiement de ce type de réacteur.

Il existe une grande variété de puissances nominales qui peuvent être obtenues avec l’utilisation de plomb ou de plomb-bismuth eutectique dans les réacteurs nucléaires. Au cours des années soixante et soixante-dix, l’Union soviétique a exploité avec succès les sous-marins de la classe Alfa à l’aide d’un réacteur rapide refroidi au plomb-bismuth. Ce réacteur avait une puissance mécanique d’environ 30 MW et 155 MW de puissance thermique (voir ci-dessous).

Les unités qui ont des noyaux préfabriqués à longue durée de vie sont une autre alternative; Ces noyaux n’ont pas besoin d’être ravitaillés pendant de nombreuses années et n’ont pas besoin d’être remplacés.

Les batteries de réacteur rapide refroidies au plomb sont une centrale électrique compacte qui fonctionne clé en main et utilise des cœurs de cassettes ou des modules de réacteur entièrement remplaçables. Il fonctionne sur un cycle de combustible fermé et a un intervalle de ravitaillement qui varie de 15 à 20 ans. Il est destiné à être utilisé dans la production d’énergie électrique sur des réseaux localisés (et d’autres ressources, y compris l’hydrogène et l’eau potable).

Par rapport aux stratégies alternatives de refroidissement d’un réacteur, l’utilisation du plomb comme caloporteur offre un certain nombre d’avantages distincts.

Les neutrons ne sont pas très modérés par le plomb qui a été fondu. Les neutrons entrent dans un état de modération lorsque leur vitesse est réduite à la suite de plusieurs collisions avec un milieu. Lorsqu’un neutron entre en collision avec des atomes beaucoup plus lourds que lui, très peu d’énergie est gaspillée à la suite de la collision. De ce fait, le plomb n’a pas pour effet de ralentir les neutrons, ce qui garantit que les neutrons conservent leur énergie élevée. Ceci est comparable à d’autres propositions pour les réacteurs rapides, telles que les conceptions qui incluent du sodium liquide fondu.

Les neutrons sont réfléchis par le plomb qui a été fondu à l’état liquide. Les neutrons capables de s’échapper du cœur du réacteur sont, dans une certaine mesure, guidés vers le cœur, ce qui permet une utilisation plus efficace des neutrons. Ceci, à son tour, permet d’augmenter la distance entre les composants du combustible dans le réacteur, ce qui améliore la capacité du caloporteur à évacuer la chaleur.

Les neutrons ne semblent pas être en mesure d’activer le plomb du tout.

Ainsi, une quantité négligeable d’éléments radioactifs est produite en raison de la capacité du plomb à absorber les neutrons.

Contrairement à l’eutectique plomb-bismuth qui a été utilisé dans le développement de plusieurs autres conceptions rapides, ce

inclus dans les sous-marins de la marine russe.

Parce que le bismuth dans cette composition a un point de fusion plus bas que les autres éléments, 123,5 ° C, que celui du plomb pur) est activé dans une certaine mesure à 210 Po, Polonium-210, Cela libère des particules alpha dans l’air.

Le plomb est un matériau particulièrement efficace pour absorber les rayons gamma et d’autres formes de rayonnements ionisants, bien qu’il bloque presque complètement l’absorption des neutrons. En conséquence, les champs de rayonnement à l’extérieur du réacteur seront réduits à un niveau extrêmement bas.

Bien que la combustion du sodium dans l’air soit une réaction bénigne, à ne pas confondre avec la réaction violente entre le sodium et l’eau, le plomb n’a pas de problèmes d’inflammabilité et se solidifiera en cas de fuite. Cela contraste avec le sodium métal fondu, qui est un autre caloporteur relativement populaire utilisé dans les réacteurs rapides.

La très large plage de température à laquelle le plomb reste liquide (plus de 1400 K ou °C) implique que les éventuelles excursions thermiques sont absorbées sans augmentation de pression.

En pratique, la température de fonctionnement sera maintenue à environ 500 ° C (932 ° F) - 550 ° C (1 022 ° F), principalement en raison d’autres caractéristiques du matériau.

En raison de la température élevée et de l’inertie thermique élevée, il est possible d’utiliser le refroidissement passif dans des circonstances d’urgence avec n’importe quelle conception de réacteur rapide. C’est le cas de toutes les conceptions de réacteurs rapides. Par conséquent, le pompage électrique n’est pas nécessaire puisque la convection naturelle de l’air est suffisante pour éliminer la chaleur restante une fois le système éteint. Pour ce faire, les conceptions de réacteurs ont des systèmes d’évacuation de chaleur passifs spécialisés, qui ne nécessitent pas l’utilisation d’énergie électrique et ne nécessitent aucune activité de la part de l’opérateur.

Chaque conception de réacteur rapide fonctionne à des températures dans le cœur qui sont beaucoup plus élevées que celles des réacteurs refroidis à l’eau (et modérés). Cela permet aux générateurs de vapeur de fonctionner avec une efficacité thermodynamique nettement supérieure. En conséquence, une plus grande proportion de l’énergie nucléaire est transformée en énergie électrique. Au lieu de n’atteindre qu’environ 30 % d’efficacité dans les réacteurs refroidis à l’eau, il est possible d’atteindre une efficacité supérieure à 40 % dans la vie réelle.

Dans le même ordre d’idées, la pressurisation du caloporteur n’est présente dans aucun réacteur à spectre rapide. Cela implique qu’il n’y a pas besoin d’un récipient sous pression et que les tuyaux et conduits peuvent être fabriqués en acier et en alliages qui ne sont pas résistants à la pression. Les fuites qui se produisent dans le circuit principal du liquide de refroidissement ne seront pas expulsées même lorsque les pressions sont très élevées.

Comme la conductivité thermique du plomb est beaucoup plus élevée que celle de l’eau (0,58 W/m.K), il est possible de transférer efficacement la chaleur des composants du combustible au liquide de refroidissement grâce à la conductivité thermique élevée du plomb.

Après une période de service importante, l’ensemble du noyau peut être échangé au lieu d’être ravitaillé en carburant. Un tel réacteur est une option pour les pays qui n’ont pas l’intention de construire leurs propres installations nucléaires dans un avenir proche.

En raison de ses caractéristiques nucléaires, le plomb est capable d’éviter que les gros cœurs de réacteurs rapides au sodium aient un coefficient de vacance positif, ce qui est notoirement difficile à faire.

Contrairement au sodium, qui s’enflamme rapidement lorsqu’il est exposé à l’air et peut exploser lorsqu’il est mis en contact avec l’eau, le plomb ne réagit pas sensiblement avec l’air ou l’eau. Cela rend la conception de confinement plus simple, plus abordable et plus sûre, ainsi que les échangeurs de chaleur et les générateurs de vapeur.

La forte densité de plomb et de plomb-bismuth contribue à une augmentation du poids total du système, ce qui nécessite un soutien structurel supplémentaire et éventuellement une protection sismique. Il en résulte une augmentation du coût de construction, bien qu’une structure plus compacte puisse être avantageuse.

Bien que le plomb soit facilement disponible et peu coûteux, le bismuth n’est pas très courant et peut être assez coûteux. Selon l’échelle du réacteur, des centaines de tonnes de plomb-bismuth sont nécessaires pour qu’il fonctionne correctement.

Dans le cas où la solution plomb-bismuth devait se solidifier, le réacteur deviendrait inutilisable.

Cependant, l’eutectique plomb-bismuth a une température de fusion relativement basse de 123,5 ° C (254,3 ° F), ce qui rend le processus de fusion assez simple à faire.

Le plomb a un point de fusion plus élevé de 327,5 ° C, Cependant, il est souvent utilisé comme un réacteur de type piscine, ce qui empêche la grande majorité du plomb de geler rapidement.

Si les efforts pour limiter ces fuites ne sont pas mis en œuvre, le liquide de refroidissement peut détruire l’équipement (comme le sous-marin soviétique K-64) en fuyant puis en durcissant. Pour un exemple, voir sous-marin soviétique K-64.

L’activation neutronique du bismuth entraîne la production d’une quantité importante de polonium dans les réactions plomb-bismuth. Cet élément radioactif a une demi-vie de 138 jours et se dissoudra dans le bismuth de plomb. C’est un émetteur alpha. Pour cette raison, l’entretien de l’usine peut devenir plus difficile et il peut y avoir un risque accru de contamination. La particule alpha qui a été libérée a une énergie élevée et, par conséquent, doit être évitée à tout prix.

Le plomb pur crée beaucoup moins de polonium que le plomb-bismuth, ce qui lui donne un avantage à cet égard par rapport à la combinaison des deux éléments.

Le risque que les composants intérieurs du réacteur se corrodent est le défi le plus difficile que présente le plomb. De nouveaux matériaux spéciaux tels que les aciers austénitiques produisant de l’alumine sont des candidats qui sont actuellement en cours de développement. Ces matériaux maintiennent une couche d’oxyde protectrice sur les composants du réacteur.

Dans les sous-marins soviétiques de la classe Alfa des années 1970, deux types distincts de réacteurs rapides refroidis au plomb ont été utilisés. Les conceptions OK-550 et BM-40A ont la capacité de générer 155 MWt de puissance. Ils étaient nettement plus portables que les réacteurs conventionnels refroidis à l’eau et avaient l’avantage de pouvoir passer rapidement d’un mode de fonctionnement à l’autre qui maximisait la puissance tout en minimisant les émissions sonores.

En 2010, il a été annoncé qu’un partenariat pour créer un réacteur plomb-bismuth à usage commercial sera formé sous le nom d’AKME Engineering.

Depuis que la Russie a divulgué en 1998 une quantité importante de documents de recherche tirés de son expérience des réacteurs sous-marins, les États-Unis ont constaté un intérêt croissant pour l’utilisation du plomb ou du plomb-bismuth pour les réacteurs compacts.

Le projet MYRRHA, qui signifie « Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications », est un concept innovant et révolutionnaire pour un réacteur nucléaire connecté à un accélérateur de protons. Cette conception est appelée « système piloté par accélérateur » (ADS).

Il s’agira d’un « réacteur rapide refroidi au plomb et au bismuth » et il aura la capacité de fonctionner en mode sous-critique ou critique.

Le projet est géré par le SCK•CEN, le centre de recherche sur l’énergie nucléaire en Belgique.

Il sera construit sur la base de la première démonstration réussie, qui porte le nom de GUINEVERE.

MYRRHA a attiré beaucoup d’attention de la part des gens du monde entier et, en décembre 2010, la Commission européenne l’a nommée l’une des 50 meilleures initiatives susceptibles d’aider l’Europe à maintenir sa position de leader de la recherche de haute technologie pour les 20 prochaines années.

Le quartz en tant que réflecteur, l’eutectique plomb-bismuth en tant que liquide de refroidissement et le combustible au nitrure d’uranium enfermé dans des tubes HT-9 étaient tous des composants qui devaient être inclus dans la première itération de la conception du module de puissance Hyperion. En 2018, l’entreprise a ouvert ses portes.

Le plomb a été utilisé dans la construction du SSTAR, qui a été créé par le Lawrence Livermore National Laboratory.

Le réacteur à double fluide, également connu sous le nom de DFR, est un projet qui a été développé en Allemagne. Il combine les avantages associés au réacteur à sels fondus et au réacteur refroidi par métal liquide. Le DFR est un réacteur surgénérateur, ce qui signifie qu’il est capable de recycler les déchets nucléaires tout en étant capable de brûler de l’uranium naturel et du thorium. Le DFR est un réacteur intrinsèquement sûr en raison de la conductivité thermique élevée du métal fondu (la chaleur de désintégration peut être éliminée passivement).

En ce qui concerne le développement du réacteur rapide refroidi au plomb, la Russie semble être à l’avant-garde d’importants efforts de recherche et de développement. Dans son état actuel, le BREST (réacteur) est en cours de construction. Ce réacteur utilisera le plomb comme caloporteur, brûlera du plutonium et du nitrure d’uranium comme combustible, sera un réacteur de type piscine, produira 300 MWe (électricité) à partir de 750 MWth, et produira un total de 750 MWth. En novembre 2021, la construction de la base a finalement été achevée. Le Sibern Chemical Combine (SCC) appelle l’emplacement du réacteur le site de Seversk.

L’entreprise LeadCold travaille avec le Royal Institute of Technology (KTH) et Uniper pour développer un nouveau produit.

{Fin du chapitre 1}

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Un réacteur nucléaire, qui était à l’origine connu sous le nom de pile atomique, est un dispositif utilisé pour commencer et réguler une réaction nucléaire en chaîne de fission ou des processus de fusion nucléaire. Les réacteurs nucléaires peuvent également